[發明專利]一種復合變剛度連續型操作臂

有效

• 申請號: 202011355957.X
• 申請日: 2020-11-27
• 公開（公告）號: CN112454422B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發明（設計）人: 陳軍;許海罡;王功恒;張翔宇
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學（威海）
• 主分類號: B25J18/00
• 分類號: B25J18/00
• 代理公司: 威?？菩菍＠聞账?37202
• 代理人: 于濤

本發明涉及操作臂機械機構設計技術領域，具體地說是一種復合變剛度連續型操作臂，該操作臂包括執行器、連接體機械臂和驅動器，連接體機械臂的兩端分別與執行器和驅動器相連接，特征在于連接體機械臂由內向外依次包括顆粒阻塞變剛度組件、冗余驅動變剛度組件和片層阻塞變剛度組件，采用顆粒阻塞、片層阻塞和驅動線冗余驅動這三種變剛度原理，可在柔性和剛性兩種狀態中自由切換，柔性狀態下可由操作員單手隨意牽引到任意位置，之后可進行迅速的剛柔轉換，達到剛性狀態，具有徑向尺寸小、釋放狀態可以實現多自由度彎曲、可以在任意位置鎖定、執行機構在工作空間中任意位姿可達、提供足夠負載能力、鎖定平穩可靠的復合變剛度連續型操作臂等優點。

技術領域

本發明涉及操作臂機械機構設計技術領域，具體地說是一種結構簡單、徑向尺寸小、釋放狀態可以實現多自由度彎曲、可以在任意位置鎖定、執行機構在工作空間中任意位姿可達、提供足夠負載能力、鎖定平穩可靠的復合變剛度連續型操作臂。

背景技術

眾所周知，操作臂是一種機電一體化的產品，能夠攜帶一種或多種末端執行器，在工作人員的遙控操作或計算機的自動控制下完成多種作業，目前已被廣泛應用在多個領域，例如：生產制造領域、安全防爆領域和醫療領域等，具有巨大的應用前景，國內外已經對各類操作臂做了深入的研究。

目前，現有的各類操作臂產品以及研究成果，多為主動式操作臂，分為內置驅動、外置驅動以及混合驅動。對于內置驅動放置，一般部署方式為操作臂的每個關節均設置一個驅動電機，通過電機轉動改變轉關節的角度，通過多關節姿態的耦合改變末端執行器的位姿，這種操作臂雖然具有負載能力大的特點，但由于其各關節驅動電機具有較大慣量，無法手動牽引進行被動驅動。對于外置驅動方式，一般將驅動電機部署在操作臂外部，一般通過驅動電機拉動驅動線改變操作臂的姿態，這類操作臂屬于使用冗余驅動變剛度原理的柔性操作臂，其主要的不足之處在于負載能力過小。這些主動式操作臂均采用控制器控制電機轉動角度，進而控制操作臂位姿的正向控制方式，只能適用于結構化的操作環境，對于微創手術、搶險救災等非結構化操作環境，主動式操作臂無法良好適應。

發明內容

本發明的目的是解決上述現有技術的不足，提供一種結構簡單、徑向尺寸小、釋放狀態可以實現多自由度彎曲、可以在任意位置鎖定、執行機構在工作空間中任意位姿可達、提供足夠負載能力、鎖定平穩可靠的復合變剛度連續型操作臂。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：